高中物理-1 原子核的组成教学设计学情分析教材分析课后反思

19．2放射性元素的衰变★新课标要求（一）知识与技能1、知道放射现象的实质是原子核的衰变2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律3、理解半衰期的概念（二）过程与方法1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）（三）情感、态度与价值观通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。★教学重点原子核的衰变规律及半衰期★教学难点半衰期描述的对象★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1课时 ★教学过程（一）引入新课教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。魔术，街头骗局：就是假的。学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？点评：对于学生来讲要使其相信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？学生愕然。点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。教师：有（大声，肯定地回答）学生惊讶，议论纷纷。点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。点评：及时推出课题。（二）进行新课1．原子核的衰变教师：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。点评：及时给出问题的答案，学生并不会索然无味，相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣。教师：铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核-----钍234核。那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变。那放出β粒子的衰变叫做β衰变？点评：这里一下子会出现了“α衰变”，“衰变方程式”两个新名词，教师要耐心的讲解，学生有插嘴的，如果正确要及时肯定并表扬。教师：这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He（一边说一边写，不要解释，要请学生来分析其中的奥秘）学生定有这样的想法：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？点评：理论基础：建构主义认为学习过程是学生在一定条件下，对客观事物反映的过程。是一个主动建构过程，作为认识对象的知识并不像实物一样可以由教师简单地传递给学生，须由学生自己来建构，并纳入他自己原有的知识结构中，别人是无法替代的。在此要充分利用学生原有的知识基础即：化学反应方程式、离子反应方程式，来帮助学生自己来建构衰变方程式，并把它纳入自己原有的知识结构中去。学生充分讨论：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别，并由学生自己表述。点评：可以让学生自己归纳总结，有不到之处教师再帮助总结。教师：衰变方程式遵守的规律：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒（进一步解释：守恒就是反应前后相等）α衰变规律：AZX→A-4Z-2Y+42He学生进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？学生探究、练习写出钍234核的衰变方程式。点评：写钍234核的衰变方程式是要求学生可以查阅化学书后面的元素周期表，但不可以看物理教材。在此培养学生查阅质料的能力。学生在此会碰到β粒子的表示，教师要及时直接给出结论：β粒子用0-1e表示。教师：钍234核的衰变方程式：23490Th→23491Pa+0-1e衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1β衰变规律：AZX→AZ+1Y+0-1e学生再一次理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒点评：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？这里就顺理成章的来解释中子转化的过程。教师：原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子10n→11H＋0-1e这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。学生更进一步理解两个守恒：（1）质量数守恒（2）核电荷数守恒教师：γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。γ射线的本质是能量。学生理解γ射线的本质，不能单独发生。2．半衰期教师：阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？学生带着问题看书。点评：培养学生自学能力、阅读能力、提炼有用信息的能力。教师提供教材上的氡的衰变图的投影：m/m0＝(1/2)n学生交流阅读体会：（1）氡每隔3.8天质量就减少一半。（2）用半衰期来表示。（3）大量的氡核。点评：第三个问题：描述的对象是谁？这个问题学生比较难理解，需要教师做引导和类比。培养学生阅读图象的方法和能力。教师：同学们的回答都很精彩（鼓励）教师总结：半衰期表示放射性元素的衰变的快慢放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。学生进一步整理自己的阅读体会并形成自己的知识。点评：教师做引导和类比可以从统计规律的角度出发。例如：数学上的概率问题（抛硬币）将1万枚硬币抛在地上，那正反两面的个数大概为5000对5000，但就某个硬币来看要么是正面，要么是反面。这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实适用，对个别不适用。教师：元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。简单介绍：镭226→氡222的半衰期为1620年铀238→钍234的半衰期为4.5亿年学生对原子所处的化学状态和外部条件进行理解。点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变。教师给出课堂巩固练习题例1：配平下列衰变方程23492U→23090Th+(42He)23490U→23491Pa+(0-1e)例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）学生独立分析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：α衰变次数==6.每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，那么，钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：β衰变次数==4点评：这些课堂练习都很基本完全可以由学生自己讨论解决。（三）课堂小结教师引导学生自己进行总结。学生总结，讨论。本堂课研究了放射性元素的衰变，其实质是原子核发生衰变。衰变有二种：α衰变、β衰变。γ辐射伴随α衰变和β衰变而产生。原子核衰变的快慢用半衰期表示，它是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，完全由原子核自身的性质决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。（四）作业：布置学生课后看科学漫步探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代。点评：留给学生课后思考和学习的空间。学情分析本章的主要内容为两个方面：有关原子核的知识，有关核能的开发与利用的知识。前者涉及原子核的组成、核力与结合能、核反应、衰变和半衰期、裂变和骤变、基本粒子和夸克模型。后者则包括放射性同位素和核能的开发利用。本章的前七节主要介绍这两方面的内容，而本章的第8节有一点为全书作总结的意味。第8节通过对现代物理前沿两个最活跃而又紧密联系的领域---研究微观世界的粒子物理和研究宇宙的天体物理的统一介绍，为整个中学阶段的系统物理课程画上句号。效果分析本堂课探究原子核内部的美妙世界，在教学过程中合理的设置疑问来吊学生的胃口是行之有效的方法。要充分运用建构主义的教育理论来指导本课的教学工作，在此基础上把大部分时间留给学生去思考，去讨论、去实践、去练习，从而培养学生的主体意识和创新能力，它的优势主要在以下三个方面：①主体意识：学生在学习中能够自启入境、自学探究、自研交流、自评完善；②独立意识：学生能够根据自身的特点，选择适合自己的方法，独立的解决问题；③创新意识：学生在继承传统，掌握原有知识的基础上学会迁移，能运用原来的知识体系去开拓新的领域，敢于提出新问题、新思想。《放射性元素的衰变》教学反思一、成功之处1.教学目标达成，学生明确了衰变的定义、两种衰变的通式和本质及半衰期的含义。2.导学案的设计上体现了课前复习、课前预习、课上讨论及课堂练习这四部分，内容安排上条理清晰，层次分明，发挥了导学案在教学中的作用。课前预习、复习部分引导学生复习旧知识，预习新知识，并为授课内容做好铺垫。课上讨论部分引导学生采取小组合作讨论探究衰变的规律和本质。课堂练习部分将所学知识进行应用。3.教学手段丰富，除传统教学中教师讲解以外，还采取了导学案教学、小组合作教学、PPT教学和实物投影展示教学手段。尤其展示分PPT展示和实物投影展示，在PPT中展示用手机拍摄学生导学案的完成情况，在实物投影中展示学生小组讨论的结果和现场习题的完成情况。通过展示实现学生为主体的思想，提高学生的参与度。4.板书设计清晰明了，将本节课所学重点内容展示。5.引课利用流行词汇“土豪”引入到“点石成金”再到放射性元素的衰变，引起学生兴趣6.教学设想较多，应变充分.情景一：在小组讨论中关于“α衰变和β衰变的本质”讨论时，学生很大程度上讨论不出来衰变的本质，即使讨论出来的也是α衰变的本质，对于β衰变的本质还是不够清楚，这时候就需要教师引导并讲解其本质。情景二：在学生处理课堂训练第三题时，学生的计算方法与教师的计算方法不同，教师应总结归纳出解决此类问题的基本方法。二、不足之处1.在引导学生讨论时，提出问题过多，使学生讨论存在困难2.教学过程中语言有不恰当之处，口语较多3.板书字迹不工整4.教学内容安排上，半衰期部分讲解较快教材分析本节知识从内容上来讲非常抽象，从掌握知识的角度来讲理解记忆的成分较多。因此本堂课应该引导学生进行讨论，加深对相关内容的理解。而对于衰变方程式、半衰期描述的对象、统计规律等知识的学习都应该引导学生复习前面学过的相关知识、并用类比的方法，注重知识的迁移。最后布置学生课后阅读科学漫步栏目，以留给学生课后思考和学习的空间。本节重点是两种衰变及其规律和半衰期的概念，引导学生运用质量数守恒和电荷数守恒的规律正确书写衰变方程。正确理解半衰期的概念是本节的难点，因此教学中应注意讲清半衰期的概念，使学生会计算较简单的有关半衰期的问题。第十九章21．下列说法中正确的是()A．α射线与γ射线都是电磁波B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D．原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原子核的质量解析：α射线为粒子流，γ射线为电磁波，故A错．β射线来自原子核内部，不是核外电子电离产生，故B错．据放射性元素的衰变规律可知C正确，D错误．答案：C2．关于半衰期，以下说法正确的是()A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．氡的半衰期为3．8天，若有四个氡原子核，经过7．6天就只剩下一个D．氡的半衰期为3．8天，4克氡原子核，经过7．6天就只剩下1g解析：考虑到放射性元素衰变的快慢跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配．因此，正确答案只有D．答案：D3．关于减缓放射性元素的半衰期，下列说法正确的是()A．把该元素放在低温处可以减缓放射性元素的衰变B．把该元素放在很厚的铅盒里可以减缓放射性元素的衰变C．把该元素同其他的稳定元素结合成化合物，可以减缓放射性元素的衰变D．上述各种办法都无法减缓放射性元素的衰变解析：因为元素的衰变是原子核发生的变化，与元素所处的物理和化学状态无关．故正确答案为D．答案：D4．关于原子核的衰变，下列说法中正确的是()A．α粒子来自于原子核，说明原子核里含有α粒子B．β粒子来自于原子中的电子，正如光电效应一样C．某些原子核发生衰变说明它们是不稳定的D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的解析：发生β衰变时，原子核内的中子转化为质子和电子，B错误，D正确；原子核由质子和中子组成，并不含有α粒子，A错误；某些原子核的核子间结合不太牢固、不稳定，会放出α粒子，C正确．答案：CD5．由原子核的衰变规律可知()A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线，A错；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变，B错；放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关，故C对．发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1．D错．答案：C6．eq\o\al(238,)92U衰变为eq\o\al(222,)86Rn要经过m次α衰变和n次β衰变，则m、n分别为()A．2,4 B．4,2C．4,6 D．16,6解析：衰变前后质量数守恒，电荷数守恒，α粒子为eq\o\al(4,2)He，电子为eq\o\al(0,－1)e，eq\o\al(238,)92U衰变为eq\o\al(222,)86Rn，质量数变化238－222＝16，电荷数变化92－(4×2)＋(2×1)＝86，即经过4次α衰变和2次β衰变，故选B．答案：B7．新发现的一种放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期为8天，X2O与F2能发生如下反应：2X2O＋2F2=4XF＋O2，XF的半衰期为()A．2天 B．4天C．8天 D．16天解析：根据半衰期由原子核内部因素决定，而跟其所处的物理状态和化学状态无关，所以X2O、XF、X的半衰期相同，均为8天．正确选项为C．答案：C8．将半衰期为5天的质量为64g的铋分成四份分别投入(1)开口容器中；(2)100atm的密封容器中；(3)100℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物．经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4，则()A．m1＝m2＝m3＝m4＝4gB．m1＝m2＝m3＝4g，m4＜4gC．m1＞m2＞m3＞m4，m1＝4gD．m1＝4g，其余无法知道解析：放射性元素的半衰期是一定的，与放射性元素所处的物理环境和化学环境无关，所以A正确．答案：A9．一块含铀的矿石质量为M，其中铀元素的质量为m，铀发生一系列衰变，最终生成物为铅．已知铀的半衰期为τ，那么下列说法中正确的有()A．经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了B．经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m/4发生了衰变C．经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩eq\f(m,8)D．经过一个半衰期后该矿石的质量剩下eq\f(M,2)解析：经过两个半衰期后矿石中剩余的铀应该还有m/4，A、B项均错误；经过三个半衰期后还剩m/8，C项正确．因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中，所以矿石质量没有太大的改变，D项错误．本题选C．答案：C10．关于天然放射现象，以下叙述正确的是()A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．铀核(eq\o\al(238,)92U)衰变为铅核(eq\o\al(206,)82Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变解析：半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(1,1)H＋0－1e，B对．根据三种射线的物理性质，C对．eq\o\al(238,)92U的质子数为92，中子数为146，eq\o\al(206,)82Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子．注意到一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x＝eq\f(238－206,4)＝8次．再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x－y＋82＝92，y＝2x－10＝6次．答案：BC11．有甲、乙两种放射性元素，它的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为m甲、m乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是()A．1∶4